Трехмерные модели занимают центральное место в том, как архитекторы проектируют и общаются, от оценки ранних концепций до того, как произвести впечатление на клиента и выиграть в бизнесе. Использование 3D-принтера внутри дизайнерского или архитектурного бюро может сократить время изготовления модели и создавать сложные геометрические фигуры, которые не могли бы быть сделаны любым другим способом.
Размещение 3D-принтера
Важно проанализировать рабочую среду и спланировать, где разместить принтер (или принтеры) и как вы будете ими управлять. Настольные 3D-принтеры считаются чистыми и безопасными для офисной или производственной среды. Они достаточно тихие, чтобы их можно было разместить на обычном рабочем столе. Однако, если один 3D-принтер обслуживает несколько человек или у вас установлено несколько 3D-принтеров, лучшим вариантом может быть создание отдельной зоны для 3D-печати, обеспечивающей легкий доступ всем, кто в ней нуждается.
Хотя шум, как правило, не является проблемой для установки одного 3D-принтера, если используются несколько 3D-принтеров, может быть предпочтительнее, чтобы они были вместе в отдельной области, чтобы уменьшить влияние общего шума.
Другим практическим соображением является вентиляция, но на самом деле это проблема только для определенных материалов (таких как ABS), где образующиеся пары могут быть неприятными без соответствующих смягчающих мер.
Подготовка
Современные 3D-принтеры от ведущих производителей предназначены для обеспечения надежности и максимального времени безотказной работы, подходя в том числе и для круглосуточного производства. Многие модели имеют специальный сертификат для безопасного использования без присмотра, поэтому вы можете оставить свои принтеры работать на ночь и в выходные дни для максимальной эффективности.
Существует два основных метода отправки файла на печать: ручная передача файла (через SD-карту или USB) или печать по сети. У печати по сети есть много преимуществ, поскольку она освобождает дизайнеров и операторов от необходимости постоянно ходить к 3D-принтеру, который им необходим для начала печати. Это особенно полезно, если вы работаете на большом объекте. Вы можете подключиться к сети через Wi-Fi или Ethernet.
Персонал
Если ваш бизнес или команда являются новичками в 3D-печати, следует достаточное время уделить подготовке и обучению. Как правило, эксплуатация 3D-принтеров позволяет создавать отпечатки из стандартных типов файлов, включая STL, OBJ, X3D и 3MF. Но если вы изо всех сил пытаетесь получить нужные вам результаты от своих отпечатков или хотите оптимизировать время печати, рекомендуется узнать больше о дизайне для аддитивного производства (DfAM).
Управление топовыми 3D-принтерами намеренно максимально упрощено, и в большинстве случаев вам не потребуется новый член команды или какое-либо обучение для управления этим. Если у вас более 10 принтеров, вам может понадобиться рассмотреть вопрос о найме выделенного оператора. Что бы вы ни выбрали, важно четко определить ответственность за такие задачи, как текущее техническое обслуживание, контроль и заказ материалов. Это сведет к минимуму время простоя и поможет вам получить максимальную отдачу от ваших принтеров.
Как только ваша команда и рабочее место будут готовы к 3D-печати, придет время внедрить рабочий процесс, который позволит вам производить то, что вам нужно, и тогда, когда вам это нужно.
Рабочий процесс
Создание эффективного рабочего процесса будет иметь огромное значение для того, насколько быстро вы окупите инвестиции в 3D-печать и качество ваших печатных деталей. Типичный рабочий процесс 3D-печати выглядит так.
Выбор материала
Если у вас есть идея для 3D-печатной детали, первым шагом будет выбор материала, который вы будете использовать для ее создания:
- PLA-пластик печатает быстро и надежно, точно воспроизводя детали поверхности. Он идеально подходит для архитектурных моделей с высоким разрешением для оценки или презентации;
- керамика, углеродное волокно и другие композитные материалы могут быть напечатаны для создания различных специальных эффектов на ваших моделях;
- вспомогательный материал ПВА растворяется в воде, что позволяет печатать на 3D-принтере модели сложной геометрии, такие как прототипы замысловатых фасадов или светильников.
3D-моделирование
При проектировании для 3D-печати стоит выделить семь ключевых соображений, касающихся геометрии и особенностей вашей детали.
1. Размер сопла. Не забывайте учитывать диаметр сопла, которым вы печатаете. Минимальная толщина стенки вашей детали должна быть такой же или больше, чем диаметр вашего сопла.
2. Нижний слой — это основа вашей 3D-печати. Чем больше поверхность нижнего слоя, тем лучше адгезия к рабочей пластине принтера. Используйте фаски вместо скруглений для кромок, которые соприкасаются с рабочей пластиной. А из-за круглого сопла принтера стоит отметить, что закругленные углы более эффективны, чем острые углы.
3. Вспомогательный материал. Двойной экструзионный принтер может печатать специальный вспомогательный материал для «поддержки» выступов или полостей и создания более сложной геометрии. Тем не менее, вы все же можете избежать этого, чтобы сэкономить время и дополнительные материальные затраты. Хороший способ сделать это — убедиться, что ваша деталь не содержит выступов под углом менее 45 градусов от рабочей пластины.
4. Мелкие детали. Если в вашем дизайне есть мелкие детали, стоит печатать их с меньшим диаметром сопла и следить за тем, чтобы они успевали остыть перед печатью следующего слоя.
5. Допуски. Пластмассовые полимеры дают усадку при нагревании, а затем при охлаждении, поэтому необходимо учитывать это при проектировании деталей, требующих определенных допусков. С некоторыми материалами (такими как PLA) это обычно не заметно. Но для более продвинутых нитей вы можете выполнить тесты печати с материалом, чтобы определить, сколько вам нужно компенсировать в вашем дизайне.
6. Быстрая печать. Если требуется быстрое производство, вы можете уменьшить толщину дна или стенок вашего отпечатка или выбрать больший диаметр сопла.
7. Модульность. Как и все технологии аддитивного производства, 3D-принтер FFF ограничен объемом сборки. Но это не значит, что он не подходит для изготовления очень больших объектов. Вместо этого используйте модульную конструкцию, состоящую из нескольких компонентов, которые можно изготовить быстрее, если у вас есть несколько 3D-принтеров.
Подготовка 3D-модели к печати
Когда у вас есть файл 3D-дизайна, вы можете загрузить его в программу подготовки к печати, которая превратит его в инструкции по печати для вашего принтера. Многие производители принтеров комплектуют свою продукцию бесплатными версиями продвинутого ПО с предельно простым пользовательским интерфейсом. Благодаря предустановленном рекомендуемому режиму, вы можете загрузить свою модель и выбрать ключевые параметры (высоту слоя и плотность заполнения), чтобы начать печать в кратчайшие сроки. Преднастроенные профили материалов и считывание конфигурации с вашего сетевого принтера существенно облегчают процесс трехмерной печати. Но при этом всегда можно переключиться в особый пользовательский режим и настроить сотни параметров, чтобы получить индивидуальные результаты.
Работа принтера
Подготовив дизайн, вы можете сохранить его на USB-накопителе или SD-карте или для более эффективной печати отправить его по сети. Помимо отсутствия необходимости подходить к машине, чтобы начать печать, сетевой принтер предлагает дополнительные преимущества для управления процессом 3D-печати. Например, это позволит вам ставить в очередь несколько заданий на печать, отслеживать ход печати, следить за обслуживанием и отслеживать аналитику производства — и все это с вашего рабочего стола. Это может быть особенно эффективно, если у вас есть несколько 3D-принтеров. Вы можете создавать группы принтеров, например, для конкретной конфигурации, которую вы часто используете, или для использования разными группами. Ваши задания на печать в очереди автоматически запустятся, когда станет доступным принтер с правильной конфигурацией.
Постобработка
Когда печать будет завершена, подождите, пока рабочая пластина остынет, а затем удалите деталь. Если кажется, что он прилипает, используйте шпатель, чтобы освободить его от рабочей пластины. Часто единственной последующей обработкой, которую вам нужно будет сделать, является удаление тонких полей вокруг вашего отпечатка, которые добавляются для оптимальной адгезии. Это можно сделать вручную или с помощью небольшого модельного или канцелярского ножа.
Если вы печатаете с растворимым вспомогательным материалом, вам потребуется растворить эти поддерживающие материалы, прежде чем вы сможете использовать модель. После того, как опоры удалены, вы можете начать любую дальнейшую постобработку, если она потребуется:
- шлифовка отпечатка для получения гладкой поверхности;
- обработка специальным составом для полировки пластика;
- склеивание модульных частей;
- покраска с использованием слоя грунтовки и отдельного финишного слоя;
- нарезание резьбы.
Обратите внимание, что не все методы постобработки подходят для всех материалов, поэтому обязательно изучите и протестируйте выбранный вами метод, прежде чем применять его к финальной детали. Следуйте рекомендациям производителя для любых готовых продуктов, которые вы используете для постобработки.
Идеи применения
3D-печать дает архитекторам мощное конкурентное преимущество — позволяет избежать аутсорсинга или других дорогостоящих методов создания моделей, а также ускорить циклы разработки продукта.
Но как применить это на практике и убедиться, что вы получаете максимальную отдачу от инвестиций? Этот список идей для приложений поможет вам максимально использовать возможности вашего 3D-принтера.
Концептуальные модели
Распечатайте несколько черновых моделей ранних дизайнов и определитесь с направлением проекта. С помощью 3D-печати можно оценить весь проект в миниатюре или отдельные элементы или детали.
Презентации для клиентов
3D-печать можно комбинировать с другими методами, чтобы создать яркое представление вашего проекта.
Массовые исследования
Посмотрите на здание или застройку в его контексте и быстро масштабируйте модель с помощью модульных частей. Совет: максимально используйте множество цветов материала для 3D-печати для эффективной модели. Используйте разные тона белого, серого и других тонов, чтобы выделялись ключевые структуры.
Генеральные планы
3D-печать обеспечивает как мелкие детали, так и большой объем для планирования масштабных моделей, которые можно использовать для собственной оценки или для публичного показа.
Совет. Разделите большую 3D-модель города на несколько частей, которые помещаются на рабочую область вашего принтера, и соберите сегменты, чтобы значительно сэкономить по сравнению с традиционным изготовлением крупномасштабных моделей.
